I. Εισαγωγή στη μονάδα διαχωρισμού αέρα
Η λεγόμενη-μονάδα διαχωρισμού αέρα, με απλά λόγια, είναι μια συσκευή που διαχωρίζει τα κύρια συστατικά αερίου στον αέρα. Ψύχει βαθιά τον αέρα σε υγρή κατάσταση και χρησιμοποιεί τα διαφορετικά σημεία βρασμού των συστατικών του υγρού αέρα για να διαχωρίσει σταδιακά το οξυγόνο, το άζωτο και το αργό. Ο αέρας περιέχει επίσης σπάνια αέρια όπως ήλιο, νέο, αργό, κρυπτό, ξένο, ραδόνιο, καθώς και ακαθαρσίες όπως υγρασία, διοξείδιο του άνθρακα και σκόνη, τα οποία πρέπει να διαχωριστούν και να καθαριστούν. Για τα περισσότερα εργοστάσια, το κύριο καθήκον της μονάδας διαχωρισμού αέρα είναι ο διαχωρισμός και η παραγωγή καθαρού οξυγόνου, αζώτου, αργού κ.λπ.
(Ι) Εισαγωγή της αρχής
Τα κύρια συστατικά του αέρα είναι το άζωτο, το οξυγόνο και το αργό, επομένως ο κύριος σκοπός του διαχωρισμού είναι να ληφθούν αυτά τα τρία καθαρά αέρια.
Οι κύριες ακαθαρσίες στον αέρα είναι η υγρασία, το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρογονάνθρακες.
Ο διαχωρισμός του αέρα γίνεται για την απομάκρυνση των επιβλαβών ακαθαρσιών στον αέρα και τον διαχωρισμό του μικτού αερίου σε «καθαρά» αέρια όπως το άζωτο, το οξυγόνο και το αργό.
Η βασική αρχή του διαχωρισμού του αέρα είναι ότι το άζωτο, το οξυγόνο και το αργό στον αέρα έχουν διαφορετικά σημεία φυσαλίδων (σημεία δρόσου, σημεία βρασμού) και διαχωρίζονται με απόσταξη. Τα σημεία βρασμού τους είναι: N₂: -195,8 βαθμοί ; O₂: -183,0 βαθμοί ; Ar: -185,7 μοίρες.
Διαδικασία απόσταξης: Στην πλάκα απόσταξης, ο κορεσμένος ατμός με υψηλότερη θερμοκρασία και το κορεσμένο υγρό με χαμηλότερη θερμοκρασία βρίσκονται σε πλήρη επαφή. Ο κορεσμένος ατμός απελευθερώνει θερμότητα στο κορεσμένο υγρό και συμπυκνώνεται μερικώς. το κορεσμένο υγρό απορροφά τη θερμότητα και εξατμίζεται εν μέρει. Το οξυγόνο είναι ένα συστατικό υψηλού-σημείου βρασμού-και συμπυκνώνεται περισσότερο στην υγρή φάση. Το άζωτο είναι συστατικό χαμηλού-σημείου βρασμού-και εξατμίζεται περισσότερο στην αέρια φάση.
II.Εισαγωγή στη ροή της διαδικασίας
Η τρέχουσα ροή διεργασίας του διαχωρισμού του αέρα είναι περίπου η εξής: η ατμόσφαιρα συμπιέζεται πρώτα από το σύστημα συμπίεσης, στη συνέχεια εισέρχεται στο σύστημα προ-ψύξης για προκαταρκτική ψύξη, στη συνέχεια εισέρχεται στο σύστημα καθαρισμού για να αφαιρέσει ορισμένες ακαθαρσίες όπως υγρασία και διοξείδιο του άνθρακα και στη συνέχεια ψύχεται περαιτέρω από το σύστημα ανταλλαγής θερμότητας, και στη συνέχεια εισέρχεται στο σύστημα εναλλαγής θερμότητας. το ψυχρό κουτί περιέχει κύριους πύργους, κύρια ψύξη, αντλίες υγρών και άλλο εξοπλισμό και η διαδικασία απόσταξης ολοκληρώνεται σε αυτό το σύστημα) και τελικά εισέρχεται στο εφεδρικό σύστημα, όπως αεριοποίηση, συμπίεση και αποθήκευση προϊόντος.
III. Εισαγωγή στο σύστημα (ή εξοπλισμό) μονάδας διαχωρισμού αέρα
(Ι) Σύστημα συμπίεσης
Υπάρχει ένα φίλτρο αέρα στην αρχή του συστήματος συμπίεσης αέρα, το οποίο χρησιμοποιείται για το φιλτράρισμα των μηχανικών ακαθαρσιών στον αέρα. Υπάρχουν κυρίως φίλτρα αέρα που{1}}αυτοκαθαρίζονται. ο σκοπός της συμπίεσης είναι η προ-συμπίεση του αέρα και ο εξοπλισμός περιλαμβάνει κυρίως ατμοστρόβιλους, αεροσυμπιεστές, υπερσυμπιεστές κ.λπ.
Αυτοκαθαριζόμενο-φίλτρο: Γενικά, καθώς αυξάνεται ο όγκος του αερίου, ο αριθμός των κασετών φίλτρου αυξάνεται και ο αριθμός των στρώσεων είναι επίσης μεγαλύτερος. Διπλό-στρώμα για 25.000 βαθμούς και άνω, και τρεις-στρώσεις για 60.000 βαθμούς και άνω. ένας μόνο συμπιεστής πρέπει να είναι εξοπλισμένος με ξεχωριστό φίλτρο και είναι τοποθετημένος στον αντίθετο άνεμο.
Ατμοστρόβιλος: Ο ατμός υψηλής-πίεσης διαστέλλεται για να εκτελέσει εργασία, οδηγώντας την ομοαξονική πτερωτή να περιστρέφεται, επιτυγχάνοντας έτσι εργασία στο λειτουργικό ρευστό. Οι κοινές μορφές περιλαμβάνουν πλήρη συμπύκνωση, πλήρη αντίθλιψη και συμπύκνωση εξαγωγής, και η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη είναι η συμπύκνωση εξαγωγής.
Συμπιεστής αέρα: Οι μεγάλες μονάδες διαχωρισμού αέρα χρησιμοποιούν κυρίως ισοθερμικούς φυγόκεντρους συμπιεστές μονού-άξονα. Η κατανάλωση ενέργειας των εισαγόμενων είναι περίπου 2% χαμηλότερη από αυτή των εγχώριων και η επένδυση είναι 80% υψηλότερη. η έξοδος αερίζεται και δεν έχει ρυθμιστεί αγωγός επιστροφής. Υπάρχει μια απαίτηση ελάχιστης ροής αναρρόφησης κατά-διατάραξης και το πτερύγιο οδηγού εισόδου χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ροής. Οι εισαγόμενες και οι εγχώριες μονάδες είναι και οι τέσσερις-συμπίεσης και τριών-βαθμίδων ψύξης (το τελευταίο στάδιο δεν ψύχεται). Ο κύριος αεροσυμπιεστής είναι εξοπλισμένος με σύστημα πλύσης νερού για το πλύσιμο των εναποθέσεων στην επιφάνεια της πτερωτής και των σπειρών σε κάθε επίπεδο, το οποίο είναι ένα πλήρες σετ με τον κύριο κινητήρα.
Booster: Οι μεγάλες μονάδες διαχωρισμού αέρα χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον ισοθερμικούς φυγοκεντρικούς συμπιεστές μονού-αξονικού και φυγοκεντρικούς συμπιεστές με γρανάζια. Μεταξύ αυτών, ο τύπος μετάδοσης έχει μεγαλύτερο πλεονέκτημα στην κατανάλωση ενέργειας, ειδικά σε συνθήκες με σχετικά μεγάλη πίεση.
(II) Σύστημα προψύξης
Η λειτουργία του συστήματος προψύξης είναι η προκαταρκτική ψύξη του αέρα έτσι ώστε το νερό, το διοξείδιο του άνθρακα, η σκόνη και άλλες ακαθαρσίες στον πεπιεσμένο αέρα να μπορούν να καθαριστούν στο επόμενο βήμα. Ο κύριος εξοπλισμός περιλαμβάνει πύργο ψύξης αέρα, πύργο ψύξης νερού, αντλίες νερού ψύξης και κρύου νερού κ.λπ.
Πύργος ψύξης αέρα: Υπάρχουν δύο μορφές: κλειστή κυκλοφορία (ο πύργος ψύξης αέρα χωρίζεται σε δύο τμήματα, το άνω και το κάτω τμήμα, και το κρύο νερό κυκλοφορεί μεταξύ του άνω τμήματος του πύργου ψύξης αέρα και του πύργου ψύξης νερού) και η ανοιχτή κυκλοφορία (στο σύστημα κυκλοφορίας νερού). Η κλειστή κυκλοφορία χρησιμοποιείται κυρίως σε χημικά εργοστάσια με κακή ποιότητα νερού, τα οποία πρέπει να συμπληρώνονται με γλυκό νερό και χημικά. Η ανοιχτή κυκλοφορία χρησιμοποιείται ευρέως, αλλά το σύστημα κυκλοφορίας νερού πρέπει επίσης να συμπληρώνεται τακτικά με γλυκό νερό και πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι συνθήκες εργασίας του καλοκαιριού. Ο σχεδιασμός του είναι γενικά σφαιρικός δακτύλιος από ανοξείδωτο χάλυβα 1 μέτρου φ76 (αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία) στο κάτω μέρος, 3 μέτρα φ76 ενισχυμένος σφαιρικός δακτύλιος πολυπροπυλενίου (μεγάλη ροή) και σφαιρικός δακτύλιος από ενισχυμένο πολυπροπυλένιο 4 μέτρων φ50.
Πύργος ψύξης νερού: Υπάρχουν δύο τύποι: τύπου δύο σταδίων (όταν δεν υπάρχει εξωτερική πηγή κρύου, η ψυχρή χωρητικότητα του ξηρού βρώμικου αζώτου ανακτάται πλήρως για να διασφαλιστεί το προ{1}σύστημα ψύξης, αλλά η αντίσταση είναι διπλάσια, 7 μέτρα + 7 μέτρα φ50 σφαιρικός δακτύλιος πολυπροπυλενίου) και ένας εξωτερικός τύπος κρύου (5, στάδιο) σφαιρικό δαχτυλίδι από πολυπροπυλένιο).
Άλλα: Γενικά, όλες οι είσοδοι νερού στο σύστημα προ-ψύξης πρέπει να είναι εξοπλισμένες με φίλτρα (συνήθως 6 μονάδες: 4 αντλίες νερού, είσοδος νερού στον πύργο ψύξης νερού και είσοδος νερού στην πλευρά εξάτμισης του ψυκτικού συγκροτήματος) για να αποτρέπεται η είσοδος ακαθαρσιών στο σύστημα. Η δοκιμή επίδρασης είναι: το αέριο εξόδου του κάτω τμήματος συσκευασίας 4 μέτρων είναι 1 βαθμό χαμηλότερο από το νερό εισόδου. το αέριο εξόδου του άνω τμήματος συσκευασίας 8 μέτρων είναι 1 βαθμό υψηλότερο από το νερό. Γενικά, ένα θερμόμετρο τοποθετείται στη μέση του πύργου ψύξης αέρα (που εκτείνεται στο εσωτερικό).
(III) Σύστημα καθαρισμού
Η λειτουργία του συστήματος καθαρισμού είναι να απομακρύνει ακαθαρσίες όπως υγρασία, μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο και υδρογονάνθρακες στον αέρα για να εξασφαλίσει την καθαρότητα του αζώτου, του οξυγόνου και του αργού στα προϊόντα αέρα. Οι προσροφητές που χρησιμοποιούνται είναι η κατακόρυφη αξονική ροή, η οριζόντια διπλή-κοίτη και η κατακόρυφη ακτινική ροή.
Κατακόρυφη αξονική ροή: χρησιμοποιείται κυρίως για εξοπλισμό διαχωρισμού αέρα κάτω από στάθμη 10.000 (η διάμετρος έχει φτάσει τα 4,6 μέτρα), πάχος κρεβατιού 1550∽2300mm, μπορεί να τακτοποιηθεί διπλό-στρώμα ή μονό-στρώμα και η κατανομή ροής αέρα είναι η καλύτερη.
Οριζόντιο-κρεβάτι διπλού στρώματος: χρησιμοποιείται κυρίως για μεγάλου και μεσαίου μεγέθους- εξοπλισμό διαχωρισμού αέρα, πάχος κρεβατιού 1150 mm (μοριακό κόσκινο) + 350 mm (τζελ αλουμινίου).
Κάθετη ακτινική ροή: μπορεί να αξιοποιήσει αποτελεσματικά τον εσωτερικό χώρο του δοχείου, έτσι ώστε η περιοχή του στρώματος προσρόφησης με την ίδια διάμετρο να επεκτείνεται κατά περίπου 1,5 φορές, να μειώσει αποτελεσματικά το ύψος του πύργου και η μέθοδος κάθετης τοποθέτησης να καταλαμβάνει μικρότερη περιοχή. Επειδή η ροή αέρα κατανέμεται ομοιόμορφα, σε αντίθεση με την ανομοιόμορφη ροή αέρα του οριζόντιου προσροφητή, η ποσότητα του μοριακού κόσκινου μειώνεται κατά 20%, και η κατανάλωση ενέργειας αναγέννησης εξοικονομείται επίσης κατά 20%. Ωστόσο, το μειονέκτημα είναι ότι το κέντρο ροής αέρα είναι συγκεντρωμένο (περιοχή σε σχήμα ανεμιστήρα) και ο χρόνος διείσδυσης είναι ταχύτερος από τον οριζόντιο τύπο (απαιτείται CO₂＜0,5ppm). Το πάχος του κρεβατιού είναι 1000mm+200mm, το οποίο μπορεί να ικανοποιήσει τη διαμόρφωση του εξοπλισμού διαχωρισμού αέρα πάνω από 20.000 επίπεδα.
IV Σύστημα ανταλλαγής θερμότητας
Ο σκοπός του συστήματος ανταλλαγής θερμότητας είναι η περαιτέρω ψύξη του αέρα για την επόμενη λειτουργία απόσταξης. Η πηγή ψυχρής ενέργειας είναι η εξάτμιση ενός μέρους του αέρα μέσω του διαστολέα του στροβίλου. Η δομή του είναι τύπου πλάκας πολλαπλών στρώσεων-. Τα logistics μεταξύ γειτονικών καναλιών ανταλλάσσονται καλά μέσω των πτερυγίων. Χρησιμοποιείται για την ψύξη του πεπιεσμένου αέρα που έχει προσροφηθεί από μοριακά κόσκινα για την απομάκρυνση του νερού και του CO2. Κάθε αέριο αναρροής (υγρό) θερμαίνεται σε θερμοκρασία δωματίου εδώ.
Αυστηρά μιλώντας, ο σχεδιασμός πολλαπλών ροών μικτών μέσων στον ίδιο εναλλάκτη θερμότητας μπορεί αυτόματα να εξισορροπήσει τη μεταφορά θερμότητας κάθε μέσου και να ελαχιστοποιήσει την κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, για τη διαδικασία εσωτερικής συμπίεσης, όλοι οι εναλλάκτες θερμότητας θα είναι-εναλλάκτες θερμότητας υψηλής πίεσης, γεγονός που θα αυξήσει την επένδυση. Επομένως, είναι πιο οικονομικό ο διαχωρισμός υψηλής και χαμηλής πίεσης για εσωτερικούς εναλλάκτες θερμότητας συμπίεσης άνω των 20.000 επιπέδων και όλοι οι εναλλάκτες θερμότητας υψηλής-πίεσης έχουν διαμορφωθεί κάτω από 20.000 επίπεδα.
V Σύστημα κλασματοποίησης
Ο σκοπός του συστήματος κλασματοποίησης είναι η κλασματοποίηση του καθαρισμένου και βαθιά ψυχόμενου πεπιεσμένου αέρα σε οξυγόνο, άζωτο, αργό κ.λπ. βήμα προς βήμα. Ο κύριος εξοπλισμός είναι το κρύο κουτί (συμπεριλαμβανομένου του κύριου πύργου, της κύριας ψύξης, του υποψύκτη, του πύργου αργού αργού, της αντλίας υγρού οξυγόνου, της αντλίας υγρών κ.λπ.).
Ψυχρό κουτί: Είναι μια τετράγωνη ή στρογγυλή μεταλλική κατασκευή, η οποία είναι το υψηλότερο σύμβολο του εργαστηρίου διαχωρισμού αέρα. Είναι γεμάτο με μαργαριταρένια άμμο για να μειώσει την απώλεια του κρύου. Ο αέρας διαχωρίζεται στο ψυχρό κουτί μέσω της επίδρασης απόσταξης στην πλάκα του πύργου και στη συσκευασία.
Πύργος απόσταξης: Το σώμα του πύργου είναι κυλινδρικό, με πολλαπλά στρώματα πλακών κόσκινου στον κάτω πύργο, ένας κάδος υπερχείλισης είναι τοποθετημένος στην πλάκα κόσκινου, ένα διάφραγμα υπερχείλισης και καλύπτεται πυκνά με μικρές τρύπες. ο επάνω πύργος είναι εξοπλισμένος με κανονική συσκευασία και διανομέα υγρών. Κατά την απόσταξη στον κάτω πύργο, το υγρό ρέει μέσα από κάθε πλάκα κόσκινου από πάνω προς τα κάτω ένα προς ένα. Λόγω της επίδρασης του φράγματος υπερχείλισης, σχηματίζεται ένα ορισμένο ύψος στάθμης υγρού στο πεντάλ. Όταν το αέριο περνά μέσα από τις μικρές οπές της πλάκας κόσκινου από κάτω προς τα πάνω, έρχεται σε επαφή με το υγρό για να παράγει φυσαλίδες, αυξάνοντας την περιοχή επαφής του αερίου{3}}υγρού, καθιστώντας αποτελεσματική την ανταλλαγή θερμότητας και μάζας. Τα συστατικά του χαμηλού-σημείου βρασμού εξατμίζονται σταδιακά και τα συστατικά του υψηλού-σημείου βρασμού σταδιακά υγροποιούνται. Στην κορυφή του πύργου, λαμβάνεται καθαρό άζωτο με χαμηλό σημείο βρασμού και το κάτω μέρος του πύργου λαμβάνει οξυγόνο-πλούσια συστατικά υγρού αέρα με υψηλό σημείο βρασμού. Κατά την απόσταξη στον επάνω πύργο, το αέριο διέρχεται από τον διανομέα και ανεβαίνει κατά μήκος της πλάκας συσκευασίας. Το υγρό κατανέμεται ομοιόμορφα στην πλάκα συσκευασίας από πάνω προς τα κάτω μέσω του διανομέα νερού. Στην επιφάνεια της συσκευασίας, το αέριο και το υγρό έρχονται σε πλήρη επαφή για αποτελεσματική ανταλλαγή θερμότητας και μάζας. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο με χαμηλό{13}}σημείο βρασμού στο ανερχόμενο αέριο συνεχίζει να αυξάνεται και το οξυγόνο με υψηλό{14}σημείο βρασμού ξεπλένεται σε μεγάλες ποσότητες για να σχηματίσει υγρό παλινδρόμησης και τελικά το χαμηλό-σημείο βρασμού καθαρό άζωτο λαμβάνεται στην κορυφή του πύργου και το υψηλό σημείο βρασμού λαμβάνεται στο κάτω μέρος του υγρού{16} πύργος.
VI Εφεδρικό σύστημα αποθήκευσης και εξάτμισης
Αποθηκεύστε, εξατμίστε και γεμίστε το κλασματοποιημένο υγρό οξυγόνο, υγρό άζωτο και υγρό αργό. Ο κύριος εξοπλισμός περιλαμβάνει κρυογονική δεξαμενή αποθήκευσης υγρών, ατμοποιητή, αντλία πλήρωσης μπουκαλιών, πλατφόρμα πλήρωσης κ.λπ.
Προϊόντα οξυγόνου και αζώτου χαμηλής-πίεσης: ρυθμίστε τη βαλβίδα ρύθμισης προϊόντος και τη διαδρομή ροής εξαερισμού, εξαερισμός σε σιγαστήρα (τα εσωτερικά μέρη αζώτου είναι ανθρακούχο χάλυβας, τα εσωτερικά μέρη οξυγόνου είναι από ανοξείδωτο χάλυβα).
Βρώμικο άζωτο: ρυθμίστε τον αερισμό στον πύργο ψύξης νερού (για να εξαερωθεί το βρώμικο άζωτο, να εκχωρήσετε το αναγεννημένο αέριο και να ρυθμίσετε την πίεση του επάνω πύργου). Η διάμετρος του πύργου ψύξης νερού απαιτείται για την κάλυψη των απαιτήσεων εκκένωσης. Ειδικά όταν εισάγεται άζωτο, η πίεση του επάνω πύργου δεν μπορεί να αυξηθεί. Η αντίσταση του πύργου ψύξης νερού είναι 6kPa (υψηλή συσκευασία 8 μέτρων), ο αγωγός και η βαλβίδα είναι 4kPa και η διαφορά πίεσης στην ατμόσφαιρα είναι 2kPa, συνολικά 12kPa.
Προϊόντα οξυγόνου υψηλής-πίεσης: χρησιμοποιείται στραγγαλισμός δύο- σταδίων για εξαερισμό. Αρχικά, το αέριο του προϊόντος υψηλής-πίεσης στραγγαλίζεται στα 10 barG, διέρχεται από έναν έκκεντρο μειωτήρα, μια πλάκα μείωσης θορύβου monel τοποθετείται στη μέση και, στη συνέχεια, η διάμετρος του αγωγού επεκτείνεται μέσω ενός έκκεντρου μειωτήρα. Ο ρυθμός ροής του μέσου οξυγόνου ελέγχεται κάτω από 10 m/s, και στη συνέχεια στραγγαλίζεται και εξαερίζεται στον πύργο του σιγαστήρα. Το στοιχείο σιγαστήρα είναι από ανοξείδωτο χάλυβα.
Προϊόντα αζώτου υψηλής-πίεσης: Τα προϊόντα αζώτου αρχικά στραγγαλίζονται στα 10 bar, περνούν από μια πλάκα μείωσης θορύβου από ανοξείδωτο χάλυβα και, στη συνέχεια, περνούν στον πύργο του σιγαστήρα για στραγγαλισμό και εξαέρωση. Το στοιχείο σιγαστήρα είναι ανθρακούχο χάλυβα.
Βαλβίδα οξυγόνου: Απαιτείται να μην λειτουργεί χειροκίνητα (η βαλβίδα ρύθμισης απαγορεύεται να έχει χειροκίνητο τροχό και η χειροκίνητη βαλβίδα τοποθετείται εντός του αντιεκρηκτικού-τοίχου).
